Jakie są i czym się charakteryzują klasy pracy wzmacniacza?

Jakie są i czym się charakteryzują klasy pracy wzmacniacza?

Stereo, wzmacniacze

O klasie pracy wzmacniacza decyduje konfiguracja prądów przepływających przez stopnie wyjściowe. Ten sam układ może być zarówno wzmacniaczem w klasie A jak i AB, zależnie od ustalonych prądów spoczynkowych. Jest to kwestią odpowiedniej regulacji układu. Do niedawna większość wzmacniaczy audio kojarzona była z układami liniowymi, pracującymi w klasie A lub AB.

Wzmacniacze w klasie A

Wbrew obiegowej opinii najbardziej pożądana z klas we wzmacniaczach liniowych - tzw. czysta klasa A, nie musi wiązać się ze specjalnymi rozwiązaniami układowymi. Klasa A oznacza odpowiednio wysoki prąd spoczynkowy tranzystorów (lub lamp); podczas normalnej pracy przez element(y) wzmacniające prąd płynie nieprzerwanie.

Klasa A kojarzona jest z niskimi zniekształceniami jak i wysoką jakością dźwięku. Wadą takich układów jest jednak bardzo niska sprawność energetyczna (zwykle od kilku do kilkunastu procent), z czym wiąże się wysoka emisja ciepła. Wysokie są też koszty budowy takiego wzmacniacza (duży zasilacz, odpowiednie radiatory, aby ciepło sprawnie oddać do otoczenia, wreszcie potężna sekcja tranzystorów).

W klasie A pracują np. wzmacniacze  ACCUPHASE A-250 czy Cary Audio CAD-300SEI

Wzmacniacz Accuphase A-250

Accuphase A-250

Wzmacniacze w klasie B

Klasa B oznacza taką kalibrację, aby tranzystory (lampy) nie przewodziły prądu, gdy nie ma sygnału sterującego. Po pojawieniu się takiego sygnału elementy są włączane. Teoretycznie można układ zaprojektować w taki sposób, by utrzymywać go na granicy przewodzenia. W praktyce jest to jednak bardzo trudne, ponieważ skutkuje pojawieniem się znacznych zniekształceń. Sprawność takich rozwiązań może być wysoka (nawet 70-80%), ale ze względu na liczne problemy wzmacniaczy w klasie B właściwie się nie stosuje.

Wzmacniacze w klasie AB

Bardzo popularne są natomiast wzmacniacze w klasie AB. W spoczynku przez elementy wyjściowe płynie prąd o nieznacznej wartości. Przy bardzo małych sygnałach wzmacniacz zachowuje się podobnie do wzmacniacza w klasie A, a przy dużych - jak w klasie B. Pozwala to uzyskać przyzwoitą sprawność (zwykle w okolicach 50-60 %) i niski poziom zniekształceń. Klasa AB to najczęstszy wybór większości konstruktorów wzmacniaczy liniowych.

W klasie B pracuje np. wzmacniacz Pioneer A-30

Pioneer A-30

Pioneer A-30

Wzmacniacze w klasie C

Klasa C ma sporo cech wspólnych z klasą B, przy braku sygnału sterującego elementy czynne nie przewodzą prądu, nie przewodzą go także w przypadku niskich sygnałów muzycznych. Co więcej, mocne wysterowanie wzmacniacza powoduje pojawienie się bardzo wysokich zniekształceń. Wzmacniacze w klasie C nie znalazły zastosowania w technice audio.

Wzmacniacze w klasie G

Zaletą klasy G jest wysoka sprawność (w granicach 60 - 80 %), a wadą - znaczne skomplikowanie układu. Wzmacniacze w klasie G wymagają mocno rozbudowanych zasilaczy z kilkoma sekcjami, które załączane są w różnych konfiguracjach - w zależności od bieżącego sygnału muzycznego.

Wzmacniacze w klasie D

Popularność, jaką zdobywają wzmacniacze w klasie D, skłania do poświęcenia im odrębnego komentarza. Wzmacniacze pracujące w klasie D były już wcześniej spotykane, jednak głównie w subwooferach aktywnych. Charakteryzowały się wysoką sprawnością, ale problemem było uzyskanie wysokiej jakości w zakresie wysokich tonów. Stopniowe udoskonalanie tej techniki pozwoliło w dużym stopniu usunąć te ograniczenia.

Klasa D jest często niesłusznie utożsamiana z techniką cyfrową, chociaż może być z nią kojarzona (o czym dalej); "D" jednak wcale nie pochodzi od słowa "Digital". Większość urządzeń tego typu nie ma nic wspólnego z sygnałami cyfrowymi, i wszystkie ich obwody są tutaj analogowe. 

W klasie D pracuje np. wzmacniacz Pioneer A-50

Pioneer A-50

Pioneer A-50

Wzmacniacze w klasie D to konstrukcje z tzw. impulsowymi końcówkami mocy, złożonymi zwykle z baterii tranzystorów przełączanych ciągami impulsów (stąd potoczna nazwa), wysyłanymi z generatora. W przeciwieństwie do wzmacniaczy liniowych końcówki mocy nie są sterowane wprost sygnałem muzycznym, a jego pochodną, która powstaje w specjalnym, dodatkowym obwodzie modulatora. Wyróżniamy kilka typów modulatorów, najpopularniejszym jest PWM (modulator szerokości impulsu). Zaletą wzmacniaczy w klasie D jest bardzo wysoka sprawność, która sięga nawet 90%.

Faktycznie, wzmacniacze w klasie D pozwoliły na konstruowanie i rozwój wzmacniaczy cyfrowych, czyli takich, które nie tylko przyjmują sygnały cyfrowe, ale wzmacniają i utrzymują je w takiej formie, konwertując na przebiegi analogowe dopiero na ostatnim etapie - w stopniach wyjściowych, tuż przed wysłaniem do kolumn.

Podstawową różnicą pomiędzy wzmacniaczem cyfrowym a popularnym wzmacniaczem w klasie D jest zwykle konstrukcja modulatora. We wzmacniaczach cyfrowych sygnały sterujące są wytwarzane przez obwody cyfrowe, ale później podawane do końcówek mocy - już klasycznie (jak w klasie D) przełączanych ciągami impulsów. Stąd też większość wzmacniaczy cyfrowych możemy określić mianem wzmacniaczy impulsowych.

Zobacz także
Audio - czerwiec 2019

Czytaj bieżący numer na swoim tablecie za darmo!

Gramofony za 2400 zł to już nie plastikowa tandeta z supermarketów, która pozwala dzisiaj dotrzeć "analogowi" pod strzechy. Dobry dźwięk zawsze trochę kosztuje, czy to ze źródła cyfrowego, czy analogowego, czy z kolumn, czy ze słuchawek. Trzy znane marki - Denon, ...

Kup ten numer Zaprenumeruj Przejrzyj